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管道支吊架检查调整


汽水管道支吊架检查调整
山东电力工业锅炉压力容器检验中心 张广成 13969093241

前言
? 支吊架是火电厂蒸汽管道系统中的重要组成部
分,具有安全承受管道载荷、合理约束管道位 移、限制管道对所连接设备的推力和推力矩、 增加管系的稳定以及防止管道振动等功能。目 前,无论是新建机组或是在役机组,蒸汽管道 系统都普遍存在着支吊架异常甚至失效的现象 。失效的支吊架会导致管道系统偏离原来的设 计状态,对管系及相连设备的安全运行带来重 大的安全隐患,进而影响整个电厂生产运行的 安全性和可靠性。

1.支吊架失效形式及原因
? 电厂汽水管道支吊架在长期运行后,经常存在着大量的异常、损 ? ? ? ? ? ?
坏以及失效现象,常见支吊架失效形式有以下几种: 刚性吊架:拉杆弯曲、折断损坏、松动失载、吊杆偏斜; 变力弹簧吊架:弹簧过载、欠载、失载、弹簧损坏、吊杆偏斜; 滑动支架:失载脱空、接触面位移受阻、支撑件损坏; 导向支架:失载脱空、导向支架底板损坏、接触面位移受阻、支 撑件损坏; 恒力弹簧吊架:弹簧过载位移指示器卡死或变为刚性吊架、拉杆 弯曲、恒力弹簧失载、折断损坏、吊杆偏斜、欠载; 阻尼器:对管道的偶然载荷无反应,阻尼器失灵、承受管道工作 载荷。

? 造成支吊架失效的主要原因有: ? 设计失误造成管系整体走向设计的不合理、支吊点的位置设计不合理
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、支吊架荷载设计与管道系统实际运行载荷分配不匹配、支吊架连接 件选择不合理、支吊架类型选用错误等。 支吊架制造质量不能满足设计要求,如恒力吊架载荷偏差超过5%, 恒定度偏差超过6%,有的甚至达到30%以上,远远超过标准要求; 又比如变力弹簧载荷偏差超过10%,弹簧间距不均匀等。 支吊架安装时,由于施工人员的技术水平、人为误差、失误等,不能 实现原设计意图,导致管系的位移、荷载分布发生重大变化。常见有 :未拔定位销、偏装不到位、偏装反向、安装顺序不对、安装后未整 体调整、冷紧不符合要求、吊杆不够长等。 运行过程中支吊架外表面的变形和腐蚀,载荷轴锈蚀,摩擦力增大, 导致支吊架承载能力发生大的变化。 运行中多种原因导致管道发生不规律长时间的强烈振动和晃动、大幅 度的冲击载荷会导致支吊架连接件弯曲、折断及偏斜等损坏。 长期运行后弹簧刚度等性能的改变,弹簧松弛,支吊架承载能力发生 变化,会导致管系位移和荷载分配发生变化。 以上因素均会改变管系受力及支吊架承载分配,加大部分管段的局部 变形,使得管系的局部应力增大甚至超过管材的基本许用应力。另外 ,与管道相联的设备接口处推力和力矩也会大幅度提高,造成管道局 部和设备接口处提前损坏和失效,从而缩短管道的剩余使用寿命,严 重影响电厂的安全经济运行。

? 我国电力行业从上世纪90年代初开始研究汽水管道应
力和支吊架分析调整方法,随着技术的发展和火电站 安全生产的需要,1997年电力工业部颁布了《火力发 电厂汽水管道与支吊架维修调整导则》(DL/T616— 1997),2006年又推出新版本DL/T616—2006。本导则 与DL438《火力发电厂金属技术监督规程》分别从管 系受力与材料两方面对火力发电厂汽水管道检验和安 全性评定提出了规范性要求。该导则的颁布使管道支 吊架维修调整规范化、系统化。同时《电站锅炉压力 容器检验规程》也对管道支吊架的检查调整提出力明 确的要求。 ? 管道支吊架状态检验与调整的目的是为了校验支吊架 配置、载重及热位移的正确性,评估支吊架系统的安 全运行水平,消除支吊架存在的直接与间接隐患,通 过支吊架的调整来改善管道的一次应力与二次应力水 平,延长管道运行寿命,达到动力管道安全经济运行 之目的。

2.管道支吊架状态检验与调整的必要性
? 2.1 管道安全事故频发是支吊架调整工作的根本原因 ? 近年来,发电站汽水管道及管件泄漏或爆裂事故时有

发生,对电厂的安全生产和人身安全构成严重威胁。 ? 1998年山东莱芜发电厂#2机组主蒸汽管道爆破,幸无 人员伤亡。 ? 2000年5月26日,山西永济电厂#2炉炉水下降管连接管 弯头爆裂,造成一人死亡。 ? 2000年8月18日,上海南市电厂12-9主蒸汽管道接口焊 逢爆裂。

? 2000年8月31日,新疆红雁池电厂#6机与#5机主蒸汽联

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络门环焊逢突然断裂,造成一死一伤。 2004年沾化电厂#1机组再热热段管道因振动造成支吊 架吊杆断裂。 2006年,广州恒运热电厂汽机房内消防管道爆裂,造 成一人死亡。 北京京能热电股份有限公司#3机主蒸汽管左侧电动主 汽门前至疏水管二次门后直管段发生爆破。 国电北仑电厂#1机辅汽母管与主汽接口处开裂造成强 迫停机,其原因是恒力吊架锁定装置没有拆除而造成 管道热位移受阻引起过应力开裂。 2009年6月,国电北仑电厂7号机组168h期间,省煤器 出口至水冷壁下联箱分配管道的恒力吊架拉杆(M56 )突然断裂,给机组168h试运造成重大影响,被迫采 取紧急措施。

? 2000年,深圳能源集团妈湾发电总厂2号机组凝结水管
道支吊架断裂,管道塌陷,将主蒸汽管道上仪表管压 断,蒸汽泄露,导致1、2号机组被迫停机。 ? 四川泸州电厂2*600MW机组2007年11月吹管后发现低 再集箱入口前冷段管道翘起变形,支吊架松弛、失载 ,其原因是支吊架设计有误。 ? 华能瑞金电厂2*350MW机组2008年11月整套试运行时 ,因支吊架设计不合理,致使管系对中联门推力和力 矩异常超标,造成中联门整体严重倾斜。 ? 华能海门电厂1、2号1000MW机组在吹管及冲转后, 发现主蒸汽和高温再热蒸汽管道没有复位,管道发生 “下沉”现象,最大下沉量达200mm左右,给机组的 安全运行带来重大安全隐患。究其原因主要是由于支 吊架和设计原因造成的。

? 华能平凉电厂5、6号600MW在机组吹管后,发现低温
再热蒸汽管道没有回复原位,管道发生“下沉”现象 ,最大下沉量达100mm左右,给机组运行带来重大的 安全隐患,其原因主要是由于支吊架问题造成的。 ? 德州电厂三期主给水管道因壁厚超厚,支吊架载荷超 过设计载荷20%,造成整体坍塌。 ? 此外,还有多家电厂因为支吊架状态异常导致管道焊 口多次泄漏、换管等事故发生。 ? 炉外管爆破杀伤力极大,其后果难以预料和控制,对 现场工作人员的人身安全构成极大威胁,而支吊架性 质(状态、类型、位置)决定了管道系统的应力水平 与安全性。针对近年来炉外管道暴破呈频繁发生态势 ,各大电力局、发电公司对管道支吊架检验调整工作 越来越重视,希望通过这项工作的开展以减少恶性事 故的发生。

? 2.2 有关标准及规程对管道支吊架调整的要求 ? 2.2.1 DL/T438-2009《火力发电厂金属技术监督规程》 ? (1)第7.2.2.1节 “应定期检查管道支吊架和指示器的
状况,特别要注意机组启停前后的检查,发现支吊架 松脱、偏斜、卡死或损坏等现象时,及时调整修复并 做好记录”。 ? (2)第7.2.2.2节 “管道安装完毕和机组每次A级检修 ,对管道支吊架进行检验。根据检查结果,在第一次 或第二次A级检修期间,对管道支吊架进行调整;此后 根据每次A级检修检验结果,确定是否再次调整。 …………” ? 2.2.2 DL/T616-2006《火力发电厂汽水管道与支吊架维 修调整导则》 ? (1)第3.3.4节“当限位装置出现异常变形或开裂是, 应立即进行处理”。

? (2)第3.7.5节“严禁主蒸汽管道、高低温再热蒸汽管

道、高压给水管道或其他重要管道的任何部位因保温 脱落而裸露运行。不应将弹簧、吊杆、滑动与导向装 置的活动部分包在保温层内”。 ? (3)第3.8.1节“当更换管子、管件或保温材料在重量 、尺寸、布置或材质等方面与原设计不同时,应根据 实际数据重新经行应力分析”。 ? (4)第3.8.6节“根据GB/T17116.1和DL/T5054的原则 确定,支吊点与着力点需要偏装…………当吊架的拉 杆在各种工况下,刚性吊杆摆角超过3°、弹性吊杆摆 角超过4°时,应查明原因,并进行处理”。 ? (5)第4.1.1节“机组在投运前,应对支吊架进行全面 的冷态调整,保证各个支吊架弹簧指针处于冷态标示 点上、恒力吊架指针处于安装位置、固定支架和各种 限位装置稳定牢固、减振器和阻尼器的安装状态指针 处于起始点、管道冷位移值与设计值接近”。

? (6)第4.1.10节“主蒸汽、高低温再热蒸汽管道、高
压给水管道等重要管道的支吊架,每年应在热态时逐 个目测检查一次,并记入档案”。 ? (7)第4.1.11节“一般汽水管道,大修时应对重要支 吊架进行检查,检查项目至少应包括下列内容: …………”。 ? (8)第4.1.12节“主蒸汽、高低温再热蒸汽管道、高 压给水管道等重要管道投运后3万h至4万h及以后每次 大修时,应对管道和所有支吊架的管部、根部、连接 件、弹簧组件、减振器与阻尼器进行一次全面检查” 。 ? (9)第4.1.13节“其他管道,根据日常目测和抽样检 测及结果,确定是否对支吊架进行全面检查。当管道 已经运行了8万h后,即使未发现问题,也应计划安排 一次支吊架的全面检查”。

? 2.2.3 DL647-2004《电站锅炉压力容器检验规
程》 ? 第12.18条“在新装机组第一次大修时,应对本 规程适用范围的管道支吊架根部、功能件、连 接件和管部进行全面检查;对有异常情况的支 吊架应进行处理并进行调整;支吊架检验项目 和质量要求按DI/T616执行”。 ? 第12.19条 “汽水管道运行8万h后,应结合每 次大修对管道支吊架进行全面检查;对有异常 情况的支吊架应进行处理并进行调整,必要时 进行管系应力分析;支吊架检验项目和质量要 求按DL/T616执行”。

? 2.3 支吊架性质决定管道系统的应力水平与安全性 ? 支吊装置是管道系统的重要组成部分,起着承受管道

重量、限制管道位移和控制管道振动的重要作用。支 吊架的配置(状态、类型、位置)将直接影响管系的 应力分布和大小,其性能的好坏、承载是否合理都直 接影响管道的使用寿命及安全运行。支吊架状态的异 常将会造成整个管系的刚度加大,部分管段局部变形 ,管系应力重新分布、管系的高应力点增多和最大应 力值增加,甚至局部超过管材的基本许用应力,使与 之相联设备接口处的推力和力矩大幅度的提高,造成 管道局部或设备接口处损坏和失效,从而缩短管道的 剩余使用寿命,严重影响电厂的安全经济运行。 ? 对于发电厂而言,管道及设备安全可靠运行是至关重 要的,因此,我们在对管道进行分析评估时,必须找 到影响其安全运行的关键因素。

3.支吊架检查调整
? 支吊架调整一般过程: ? (1)管道支吊架图纸查阅、收集,包括管道安装图、支吊架图、 ? ? ? ? ?
运行资料等。 (2)管道支吊架状态现场冷、热态检验,对存在问题的支吊架拍 照记录。 (3)对管系应力及支吊架进行整体计算,得出各吊点的热位移、 载荷值,对原设计计算进行校核,校核设计中的支吊架配置、选 型是否合理,为支吊架调整方案的制定提供依据。 (4)对管道应力进行整体计算,得出各管种最大应力值及其在管 道中的具体位置,使四大管道日常金属监督有的放失。 (5)根据管道支吊架检验、计算结果,综合分析制定支吊架调整 方案。 (6)在机组检修时依据管道支吊架调整方案对存在问题的管道支 吊架进行调整。

3.1支吊架检查内容
? 支吊架检查又分为安装质量检查和运行
期间的定期检查

3.1.1支吊架安装检查
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检查支吊架安装质量,要求如下: a)吊架的吊杆偏装方向和偏装量应符合设计要求; b)管道穿墙处应留有足够的管道热位移间距; c)弹簧支吊架的冷态指示位置应符合设计要求,支吊架热位移方 向和范围内应无阻挡; d)支吊架调整后,各连接件的螺杆丝扣必须带满、锁紧螺母应锁 紧; e)活动支架的滑动部分应裸露,活动零件与其支承件应接触良好,滑动 面应洁净,活动支架的位移方向、位移量及导向性能应符合设计要求; f)固定支架应固定牢靠; g)变力弹簧支吊架位移指示窗口应便于检查; h)参加锅炉启动前水压试验的管道,其支吊架定位销应安装牢固; i)定位销应在管道系统安装结束、且水压试验及保温后方可拆除,全部 定位销应完整、顺畅地拔除;

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3.1.2支吊架运行检查的主要内容
? 3.1 检查周期 ? 管道支吊架在管道的运行时应定期进行检查和维护,在DL/T616 ?
火力发电厂汽水管道与支吊架维修调整导则中作了明确的规定。 汽水管道首次试投运时,在蒸汽温度达到额定值8h后,应对所 有支吊架进行一次目视检查,对弹性支吊架荷载标尺或转体位置 、减振器及阻尼器行程、刚性支吊架及限位装置状态进行记录。 发现异常应分析原因,并进行调整或处理。 对于300MW及以上机组的主蒸汽管道、高低温再热蒸汽管道的 支吊架,每年应在热态时逐个目视观察一次,并记入档案。 300MW及以上新装机组的主蒸汽管道、高低温再热蒸汽管道运 行3—4万h后的大修时,应对所有支吊架的根部、功能件、连接件 和管部进行一次全面检查。 本导则适用范围内的汽水管道,运行8—12万h后的大修时,应 对支吊架进行一次全面检查。

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3.2支吊架检查内容
? 总的要求: ? a)各支吊架结构正常,转动或滑动部位
灵活和平滑。支吊架根部、连接件和管 部部件应无明显变形,焊缝无开裂; ? b)各支吊架热位移方向符合设计要求。 恒力和变力弹簧吊架的吊杆偏斜角度应 小于4°,刚性吊架的吊杆偏斜角度应小 于3°;

3.2支吊架检查内容
? (一). 弹簧支吊架: ? 1.变力弹簧支架是否过度压缩、卡死、偏斜
或失载,弹簧盒内有无其它杂物 2.记录弹簧刻度(如有位移指示器则直接读 数,没有,用尺子测量弹簧的高度)。 (二).恒力支吊架: 1.恒力弹簧支吊架位移指示是否越限。 2.恒吊的位移指示器在两端有余量,不卡死 ,不脱载。

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3.2支吊架检查内容
? (三). 固定支架、滑动支架、导向支架、刚性吊架和 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
限位支架: 工作面应平整,无卡涩或脱空现象 管部滑动底扳是否越限。 主要受力焊缝是否有裂纹,是否存在破坏现象。 防反冲刚性吊架横担与管托之间不得焊接,热态间距 符合设计要求; 管托应无松动或脱落情况; 刚性吊架受力正常,无失载; 固定支架牢固可靠,混凝土支墩无裂缝、损坏。

3.2支吊架检查内容
? (四).阻尼器 1.阻尼器的油系统与行程是否正常,是否
漏油。 2.阻尼器位移是否正常 3.减振器结构完好。

位移指 针卡死

位移指 针卡死

位移指 针卡死

位移指 针卡死

位移指 针卡死 在弹簧 侧

位移指 针卡死

位移指 针卡死 在弹簧 侧

弹簧 失载

弹簧 过载 压死

吊杆 歪斜

一侧吊 杆歪斜 进保温

横担 歪斜

弹簧吊架 吊杆歪斜

梁碰吊杆

平台碰 吊 杆

管部吊 耳开裂

吊 杆 断裂

吊 耳 脱落

承力销 脱开

弹簧进 保温

吊杆弯 曲

未拔定 位销

定位销 阻碍转 动体

3.3支吊架调整
? 支吊架的调整是在冷热态检查基础上,结合吊
点载荷位移应力分析,确定调整方案,并在冷 态时实施。 ? 一般的,支吊架的调整适合沿管系走向从上向 下依次调整。 ? 支吊架的吊杆与垂线间夹角在冷热态时不能满 足规定的夹角值时(变力和恒力弹簧吊架吊杆 和水平线的夹角应小于4°,刚性吊架吊杆和 水平线的夹角应小于3°),不能满足时,可 调整偏装值来实现。

3.3支吊架调整
? 变力弹簧存在压死或失载情况下,支吊
架安装荷载的调整应通过花篮螺丝松紧 螺母来进行,必要时可用吊杆最上方或 横担下方的螺纹作辅助调整。

恒力支吊架调整
? 对于恒力吊架的在安装过程和运行过程前,如
固定销轴不能自由拔出,可按下列方法调整: ? 调整载荷螺栓与吊杆螺栓之间的松紧螺母,使 吊架承受的力与支吊架本体的弹簧力矩平衡, 从而拔下固定销轴; ? 当固定销轴在固定空中偏向载荷一侧时(销轴 与孔之间有间隙),说明载荷力矩偏大,应旋 松松紧螺母; ? 当固定销轴在固定空中偏向弹簧罩筒一侧时, 说明载荷力矩偏小,应旋紧松紧螺母;

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恒力支吊架调整
? 当采用上述方法仍不能取出固定销轴,表明实
际载荷与计算载荷有较大偏差,应调整吊架本 体内载荷调整螺栓,使实际的载荷力矩与支吊 架的弹簧力矩相平衡,拔出固定销轴。 ? 如采用上述所有的方法,仍不能取出固定销轴 ,说明选用的恒力吊架型号不对,实际载荷与 支吊架标准载荷偏差过大,应改变分配给的支 吊架的荷载或改变吊架。 ? 恒力吊架在运行过程中,位移指示器的刻槽应 在0-10刻度内移动,不应碰到弧形槽。否则 ,按照上述方法调整。

恒力支吊架调整
? 运行过程中发现的恒力吊架载荷及位移指示不
正常,过载或欠载等情况,要视现场具体情况 结合整条管系支吊架检查情况予以调整。 ? 有的支吊架通过自身调整花兰螺丝来解决位移 受限; ? 有的支吊架则必须通过调整相邻的支吊架载荷 位移来解决问题。 ? 有时恒力吊架因制造质量差、或锈蚀造成性能 发生根本变化,不能继续满足运行要求,则必 须重新选型更换。

支吊架技术管理
? 建立基础档案、运行管理档案及维修档
案; ? 及时分析四大管道存在的问题。发现问 题及时处理,并做好记录。 ? 按照DF/T616-2006的要求进行支吊架检 查、改造、维修、调整。

应由有经验或经过培训的人员承 担的项目
1.管道系统与支吊装置的目视观察、检查
、测量和记录; 2.支吊装置的维修和更换; 3.支吊架的采购、验收、入库; 4.在原管道上增加敷设管道、附件和支吊 架。

档案建立
? 设计档案内容(省略) ? 安装移交的资料内容(省略) ? 运行阶段的技术档案内容

运行阶段的技术档案内容
1. 简明的吊点分布单线立体图及管系尺寸分段图; 2. 全厂统一的支吊架编号、型号规格、热位移及荷载的
支吊装置检查记录表(参见附录B); 3. 同一管系不同保温结构标志与尺寸图; 4. 运行小时数、启停时间与次数记录表; 5. 支吊架检修记录与位移指示器检查记录; 6. 管道超温超压记录 7. 支吊架的全面检查与管系异常的专题技术报告。 8. 管道与支吊架检查、维修和改造报告

热态位移 吊架编号 节点号 X Y Z 主蒸汽管道 #1 #2 #3 #4 #5 #6 -14 -57 -96 -125 -149 -136 6 26 0 29 51 0 -33 -67 -75 -27 26 -16 35000 35000 62118 54314 35526 29959 +14 +30 正常 -30 不受力0/10 歪斜严重 工作载荷 热态

检查情况 冷态

20 -3 正常 弹簧压死 不受力0/10 歪斜严重 1、0/10; 2、定位销子未拔出 ,吊架锁死 1、2/10; 2、定位销子阻碍。

#7

-102

-59

-117

43072

1、0/10; 2、定位销子阻碍。

#8

-71

-105

-157

58811

1、0/10; 2、定位销子阻碍。


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